大型阵列降维及波束形成算法研究

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1、大型阵列降维及波束形成算法研究作者姓名岳纲毅学校导师姓名、职称陶海红教授领域电子与通信工程企业导师姓名、职称田步宁研究员申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年12月学校代码107011202121423学号分类号TN82TN91公开密级西安电子科技大学硕士学位论文大型阵列降维及波束形成算法研究作者姓名：岳纲毅领域：电子与通信工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：陶海红教授企业导师姓名、职称：田步宁研究员提交日期：2014年12月AStudyofLargeScaleArrayDimensionalityReductio

2、nandBeamformingAlgorithmAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinElectronicsandCommunicationEngineeringByYueGangyiSupervisor:TaoHaihongTianBuningDecember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师

3、指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处，本人承担一切法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交

4、论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要经过近六十年的飞速发展，阵列信号处理已经成为信号处理领域的一个重要分支。阵列信号处理包括波束形成和空间谱估计两个主要方向。波束形成具有分辨力强、增益高等优点，在诸多领域具有良好的应用前景。现代阵列天线雷达的阵元数目日渐增多，直接在阵元级波束形成会造成系统结构复杂

5、等诸多缺陷，因此需要进行阵列降维。本文对阵列降维及波束形成算法进行了研究，研究内容如下：1.研究了基于智能算法的阵列优化降维波束形成算法。提出了结合梯度复制算子的混合粒子群算法，研究了非均匀阵列降维的波束形成。2.研究了三维阵列降维波束形成算法。推导了三维旋转变换方程组，研究了波束指向在三维阵列各子阵中的变换关系。通过仿真分析了子阵数目及重叠与否对三维阵列降维波束形成结果的影响。最后研究了三维阵列波束形成的波束控制问题。3.研究了基于空间多波束降维形成的主瓣赋形阵列抗干扰自适应波束形成系统。设计了抗干扰自适应波束形成系统各模块的

6、功能，分析了系统的整体工作原理，提出了七路分时波束形成算法，研究了应对不同干扰的工作策略。4.研究了基于空间多波束降维形成的主瓣赋形阵列抗干扰自适应波束形成的保形算法。针对波束形成后主瓣区域覆盖率较低的缺陷，提出了先闭环测向后开环调零的方向图保形算法，在减小运算量的同时提高了主瓣覆盖率。然后提出了部分阵元波束形成的方向图保形算法，通过仿真分析了参与波束形成的阵元数与主瓣覆盖率、迭代次数间的关系。关键词：阵列降维，波束形成，自适应系统论文类型：应用基础技术I西安电子科技大学硕士学位论文IIABSTRACTABSTRACTAfter

7、nearlysixtyyearsoffastdevelopment,arraysignalprocessinghasbecomeanimportantbranchinthefieldofsignalprocessing.Arraysignalprocessingincludesbeamformingandspatialspectrumestimation.Beamforminghasadvantagesofgoodresolution,highgainandsoon,soithasagoodapplicationprospect

8、.Thenumberofmodernphasedarrayradar’selementsisbecominglargerandlarger.Beamformingatelementlevelleadstodefectsuchascomplexsystemstru